專利名稱：一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于石油鉆井、完井、油井維修、洗井、打撈的特殊井下工具，該工具可在井下進(jìn)行連續(xù)循環(huán)的一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥。
背景技術(shù)：
石油工業(yè)是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，油井安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。噴漏卡塌事故是石油勘探開發(fā)中最為復(fù)雜和嚴(yán)重的事故，也是影響油井安全生產(chǎn)的最主要因素之一，嚴(yán)重制約著石油鉆探技術(shù)的不斷深入，并對(duì)國民人身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的危害。其中僅美國墨西哥灣每年由于井漏而造成的經(jīng)濟(jì)損失約10億美元。為防止噴漏卡塌等事故的發(fā)生，在鉆井、完井、油井維修、洗井、打撈、封隔器坐封等作業(yè)中使用安全循環(huán)閥，而目前使用的安全循環(huán)閥受到循環(huán)次數(shù)的限制，由于起下鉆、更換安全循環(huán)閥引起較長的非工作時(shí)間，降低了鉆井時(shí)效，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如對(duì)于陸上鉆井，現(xiàn)有安全循環(huán)閥每工作I次，由于非工作時(shí)間而造成的經(jīng)濟(jì)損失超過1000美元；而海上鉆井的經(jīng)濟(jì)損失更大，約10000多美元。為減少現(xiàn)有安全循環(huán)閥由于投球及更換浪費(fèi)的非工作時(shí)間，急需研制一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥。該閥通過地面開停泵來控制，可實(shí)現(xiàn)3個(gè)工位，每個(gè)工位轉(zhuǎn)換只需I分鐘時(shí)間，且轉(zhuǎn)化時(shí)間約為現(xiàn)有閥使用時(shí)間的5% ;該工具不受循環(huán)次數(shù)的限制，且在堵漏、防噴、環(huán)空加速攜巖、破壞巖屑床、水平酸化處理等作業(yè)時(shí)，循環(huán)液不經(jīng)過BHA，可有效避免循環(huán)液對(duì)BHA的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)投球后該工具不用從井下直接取出，可在井下連續(xù)循環(huán)工作，減少了操作時(shí)間，而且也減少了流體的損失，同時(shí)提高了技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益，特提供一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此問題所采用的技術(shù)方案是:一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，由上接頭、下接頭、閥體、分流套筒、固定導(dǎo)向體、小彈簧、可動(dòng)導(dǎo)向體、上彈簧座、大彈簧、導(dǎo)向套筒、芯軸、下彈簧座、平衡活塞、封堵球和球座組成，其特征是:閥體為整體式，表面上開有廣4個(gè)流道孔，閥體上下端均有螺紋，上端連接上接頭，下端連接下接頭，閥體內(nèi)裝有芯軸，芯軸從下往上依次安裝有平衡活塞、下彈簧座、導(dǎo)向套筒、上彈簧座、可動(dòng)導(dǎo)向體、固定導(dǎo)向體和分流套筒，下彈簧座、導(dǎo)向套筒與芯軸形成的腔體內(nèi)裝有大彈簧，可動(dòng)導(dǎo)向體腔體內(nèi)裝有小彈簧，分流套筒末端安裝有球座，用于放置封堵球。多功能連續(xù)循環(huán)安全閥中分流套筒為圓柱體狀，在中部斜坡面處開有f 4個(gè)分流孔，下端為階梯孔，用于安裝固定導(dǎo)向體，上端加工有突出臺(tái)階，用于安裝球座。多功能連續(xù)循環(huán)安全閥中固定導(dǎo)向體中部外徑大于兩端外徑，中部及下部均布4個(gè)導(dǎo)向槽，上端臺(tái)階用于安裝分流套筒，下端臺(tái)階用于安裝小彈簧、可動(dòng)導(dǎo)向體和上彈簧座。
多功能連續(xù)循環(huán)安全閥中可動(dòng)導(dǎo)向體為圓筒狀,周向均布4個(gè)條形槽,工作過程中導(dǎo)向套筒突出棱通過該條形槽，下端為牙狀導(dǎo)軌，并與上彈簧座導(dǎo)軌相配合?？蓜?dòng)導(dǎo)向體既能上下移動(dòng)，又能周向轉(zhuǎn)動(dòng)。多功能連續(xù)循環(huán)安全閥中導(dǎo)向套筒為圓柱筒狀，內(nèi)部均布4個(gè)條形突出棱，工作過程中條形突出棱與上彈簧座、可動(dòng)導(dǎo)向體和固定導(dǎo)向體導(dǎo)向槽相配合，下端斜坡面與下彈簧座相接觸。在小彈簧腔體及大彈簧腔體內(nèi)裝有潤滑油。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:1)僅需投遞I次球，通過開停泵控制工具工位轉(zhuǎn)換，相鄰工位間的轉(zhuǎn)換僅需3(Γ60秒，操作簡單；2)整體式殼體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高，工具可靠性較好；3)腔體內(nèi)有潤滑油，零部件運(yùn)動(dòng)靈活，磨損慢，使用壽命長；4)工位轉(zhuǎn)換不受次數(shù)限制，在工作過程中可實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)；5)該工具可用于噴射堵漏材料、增大環(huán)空流速、水平酸化處理、井眼擴(kuò)大等多種工況，工具功能較多。本發(fā)明可在鉆井、完井、油井維修、洗井、打撈、封隔器坐封等施工中使用，提高了使用工效和整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明多功能連續(xù)循環(huán)安全閥的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的未投封堵球時(shí)局部結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖1的投封堵球時(shí)流體全部通過分流孔的局部結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖1的投封堵球時(shí)流體全部通過流道孔的局部結(jié)構(gòu)示意 圖5是多功能連續(xù)循環(huán)安全閥的可壓縮機(jī)構(gòu)示意圖。圖中，I上接頭，2多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，3下接頭，4閥體，5分流孔，6分流套筒，7流道孔，8固定導(dǎo)向體，9導(dǎo)向槽，10可壓縮機(jī)構(gòu)，11小彈簧，12可動(dòng)導(dǎo)向體，13上彈簧座，14大彈簧，15導(dǎo)向套筒，16芯軸，17下彈簧座，18平衡活塞，19封堵球，20球座。
具體實(shí)施例方式由圖1所示，多功能連續(xù)循環(huán)安全閥2閥體4上下端均有螺紋，上端連接上接頭1，下端連接下接頭3。由圖2所示為圖1的未投封堵球19時(shí)局部結(jié)構(gòu)示意圖，多功能連續(xù)循環(huán)安全閥2由上接頭1、下接頭2、閥體4、分流套筒6、固定導(dǎo)向體8、小彈簧11、可動(dòng)導(dǎo)向體12、上彈簧座13、大彈簧14、導(dǎo)向套筒15、芯軸16、下彈簧座17、平衡活塞18和球座20組成。其特征是:閥體4為整體式，表面上開有流道孔7，閥體4上下端均有螺紋，上端連接上接頭I，下端連接下接頭3，閥體4內(nèi)裝有芯軸16，芯軸16從下往上依次安裝有平衡活塞18、下彈簧座
17、導(dǎo)向套筒15、上彈簧座13、可動(dòng)導(dǎo)向體12、固定導(dǎo)向體8和分流套筒6,下彈簧座17、導(dǎo)向套筒15與芯軸16形成的腔體內(nèi)裝有大彈簧14，可動(dòng)導(dǎo)向體12腔體內(nèi)裝有小彈簧11，分流套筒6末端安裝有球座20，用于放置封堵球19。由圖3所示為圖1的投封堵球19時(shí)流體全部通過分流孔5的局部結(jié)構(gòu)示意圖，投遞封堵球19后，流體繞流通過分流孔5進(jìn)入工具芯軸16腔體內(nèi)，此時(shí)壓差產(chǎn)生的作用力壓縮小彈簧11和大彈簧14,可動(dòng)導(dǎo)向體12同時(shí)軸向運(yùn)動(dòng)和周向轉(zhuǎn)動(dòng)。由圖4所示為圖1的投封堵球19時(shí)流體全部通過流道孔5的局部結(jié)構(gòu)示意圖，流體繞流通過分流孔5后， 壓差產(chǎn)生的作用力繼續(xù)壓縮大彈簧14，大彈簧14壓縮到一定位置時(shí)，分流孔5被向上移動(dòng)的芯軸16堵住，此時(shí)流體全部進(jìn)入流道孔7，芯軸16腔體內(nèi)沒有流體通過。由圖5所示可壓縮機(jī)構(gòu)10由分流套筒6、固定導(dǎo)向體8、小彈簧11、可動(dòng)導(dǎo)向體12、上彈簧座13、大彈簧14和導(dǎo)向套筒15和下彈簧座17組成。由圖1和圖5所示分流套筒6為圓柱體狀，在中部斜坡面處開有分流孔5，下端為階梯孔，用于安裝固定導(dǎo)向體8，上端加工有突出臺(tái)階，用于安裝球座20。由圖1和圖5所示固定導(dǎo)向體8中部外徑大于兩端外徑，中部及下部均布4個(gè)導(dǎo)向槽9，上端臺(tái)階用于安裝分流套筒6，下端臺(tái)階用于安裝小彈簧11、可動(dòng)導(dǎo)向體12和上彈簧座13。由圖1和圖5所示可動(dòng)導(dǎo)向體12為圓筒狀，周向均布4個(gè)條形棱，工作過程中導(dǎo)向套筒15條形棱通過固定導(dǎo)向體8的條形導(dǎo)向槽9，下端為牙狀導(dǎo)軌，并與上彈簧座13導(dǎo)軌相配合。由圖1和圖5所示導(dǎo)向套筒15為圓柱筒狀，內(nèi)部均布4個(gè)條形棱，工作過程中條形棱與上彈簧座13、可動(dòng)導(dǎo)向體12和固定導(dǎo)向體8導(dǎo)向槽相配合，下端斜坡面與下彈簧座17相接觸。一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥2的工作原理是:通過泵壓升降來控制3種工位間的相互轉(zhuǎn)換。在未投封堵球19時(shí)，流體通過上接頭I內(nèi)腔直接進(jìn)入多功能連續(xù)循環(huán)安全閥2芯軸16的內(nèi)腔。需要投封堵球19時(shí)，停泵投封堵球19，使封堵球19坐封在球座20上，此時(shí)為該工具的工位I ;繼續(xù)增加泵壓，封堵球19、球座20、芯軸16 —起向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體繞流通過分流孔5進(jìn)入工具芯軸16腔體內(nèi)，即為工具工位2 ;流體繞流通過分流孔5后，壓差產(chǎn)生的作用力繼續(xù)壓縮大彈簧14，封堵球19、球座20、芯軸16繼續(xù)一起向下運(yùn)動(dòng)，直到分流孔5被向上移動(dòng)的芯軸16堵住，此時(shí)流體全部進(jìn)入流道孔7流向了井眼環(huán)空內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了第3工位。在后續(xù)的工作過程只需要升降泵壓即可實(shí)現(xiàn)上述3種相鄰工位間的轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，由上接頭(I)、下接頭(3)、閥體(4)、分流套筒(6)、固定導(dǎo)向體(8)、小彈簧(11)、可動(dòng)導(dǎo)向體(12)、上彈簧座(13)、大彈簧(14)、導(dǎo)向套筒(15)、芯軸(16)、下彈簧座(17)、平衡活塞(18)、封堵球(19)和球座(20)組成，其特征是:閥體(4)為整體式，表面上開有流道孔(7)，閥體(4)上下端均有螺紋，上端連接上接頭(1)，下端連接下接頭(3 )，閥體(4)內(nèi)裝有芯軸(16 )，芯軸(16 )從下往上依次安裝有平衡活塞(18 )、下彈簧座(17)、導(dǎo)向套筒(15)、上彈簧座(13)、可動(dòng)導(dǎo)向體(12)、固定導(dǎo)向體(8)和分流套筒(6)，下彈簧座(17)、導(dǎo)向套筒(15)與芯軸(16)形成的腔體內(nèi)裝有大彈簧(14)，可動(dòng)導(dǎo)向體(12 )腔體內(nèi)裝有小彈簧(11)，分流套筒(6 )末端安裝有球座(20 )，用于放置封堵球(19 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，其特征是:分流套筒(6)為圓柱體狀，在中部斜坡面處開有分流孔(5)，下端為階梯孔，用于安裝固定導(dǎo)向體(8)，上端加工有突出臺(tái)階，用于安裝球座(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，其特征是:固定導(dǎo)向體(8)中部外徑大于兩端外徑，中部及下部均布4個(gè)導(dǎo)向槽(9)，上端臺(tái)階用于安裝分流套筒(6)，下端臺(tái)階用于安裝小彈簧(11)、可動(dòng)導(dǎo)向體(12)和上彈簧座(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，其特征是:可動(dòng)導(dǎo)向體(12)為圓筒狀，周向均布4個(gè)條形棱，工作過程中導(dǎo)向套筒(15)條形棱通過固定導(dǎo)向體(8)的條形導(dǎo)向槽(9)，下端為牙狀導(dǎo)軌，并與上彈簧座(13)導(dǎo)軌相配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井、完井、油井維修、洗井、打撈的多功能連續(xù)循環(huán)安全閥，它可實(shí)現(xiàn)投球后，通過泵壓的升降來控制3種工位間的轉(zhuǎn)換和連續(xù)循環(huán)。其技術(shù)方案是閥體上端連接上接頭，下端連接下接頭，閥體內(nèi)裝有芯軸，芯軸從下往上依次安裝有平衡活塞、下彈簧座、導(dǎo)向套筒、上彈簧座、可動(dòng)導(dǎo)向體、固定導(dǎo)向體和分流套筒，下彈簧座、導(dǎo)向套筒與芯軸形成的腔體內(nèi)裝有大彈簧，可動(dòng)導(dǎo)向體腔體內(nèi)裝有小彈簧，分流套筒末端安裝有球座，用于放置封堵球?？蓜?dòng)導(dǎo)向體在工作過程中既上下移動(dòng)，又周向轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明強(qiáng)度高、可靠性較好、操作簡單、使用壽命長，在工作過程中可實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)，可在多種工況使用，提高使用工效和整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E21B21/10GK103161427SQ20131010192
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者祝效華, 劉少胡 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)